昆虫社会における自律分散的制御機構の進化

昆虫社会自主分散控制机制的演变

基本信息

批准号：
20033015
负责人：
辻瑞樹
金额：
$ 6.98万
依托单位：
University of the Ryukyus (2009)Kagoshima University (2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20033015/
关键词：
昆虫行動学モデル化知能ロボティックス進化信号物質

项目摘要

個体としては非力なアリが集団として高い機能を発揮するのはなぜか。超個体としてのアリのコロニーには個体の脳・神経ネットワークに相当する固定的な情報伝達処理システムは存在しない。かわりに、コロニーを構成する個体が移動しながら局所的情報に対し単純なルールに従い反応しているだけである。にもかかわらず適切に制御されるのは、これまでの研究によれば、ルールに内在するフィードバック機構が社会全体を「適応的状態」に自己組織化するからである。本研究では、まず(1)アリがコロニーサイズに依存し適切に行動を切り替える化学生態学的基盤と自己組織化的制御機構の解明を行い、つぎに(2)そのようなシステムを自然発生させた進化力学的機構の考察を目的とした。最終年度の本年度はこれまでの成果を取りまとめ、発表につとめた。まず、コロニーサイズの変化に反応し女王やワーカーがどう行動や内部状態を切り替えるのが自然選択上生き残る戦略なのか、集団遺伝学的な数理モデル(動的ゲームモデル)を発表した(Ohtsuki & Tsuji 2009)。その結果、単女王性女王1回交尾下でもワーカー間の相互産卵監視行動が進化しることが予測されたが、これは従来の理論とは異なる予測である。このモデルが予測するワーカー産卵およびその監視行動のコロニーサイズ依存性をトゲオオハリアリ(Kikuchi et al. 2008)でテストした。結果はモデルの予測(大コロニーではワーカー産卵が制御されないのが適応的)を強く支持するものであった。また、個体間接触で伝達される局所情報に依存した行動の切り替えに関する自己組織化モデルを立て、トゲオオハリアリでテストしに。モデルの予測は実アリのコロニーサイズ依存的行動をよく説明した。その一方で、省エネルギー的な個体の行動規則と、個体の内部状態を伝える信号物質としての炭化水素の存在が実験的に証明された。

为什么作为个体无效的蚂蚁执行高度功能组？没有固定的信息传输和处理系统等于蚂蚁的大脑和神经网络作为负责人。取而代之的是，组成殖民地的个人只是根据简单的规则移动并对本地信息做出反应。然而，它得到适当控制的原因是因为先前的研究表明，规则中固有的反馈机制将社会整体整体变成“适应状态”。在这项研究中，我们首先研究了蚂蚁依赖菌落大小和适当切换行为的化学生态基础和自组织控制机制，然后（2）检查了这种系统中自然发生的进化机械机制。今年，最后一年，我们迄今为止汇编了结果并介绍了结果。首先，我们发表了一个人口遗传数学模型（动态游戏模型），介绍了皇后和工人如何对菌落大小的变化进行切换行为和内部状态（Ohtsuki＆Tsuji 2009）。结果，可以预测，即使在一次单一交配之后，工人之间的共同产卵监测行为也会发展，但这是一个与常规理论不同的预测。 Kikuchi等人测试了该模型预测的工人卵及其监视行为的群量依赖性及其监测行为。 2008年。结果强烈支持该模型的预测（自适应地，工人产卵在大殖民地中不受控制）。我们还创建了一个自组织模型，用于切换行为，该模型依赖于个人之间接触期间传递的本地信息，并使用Togeo-Haruriri对其进行了测试。该模型预测很好地解释了菌落大小依赖的真实蚂蚁行为。另一方面，已经通过实验证明了节能的行为行为和碳氢化合物作为传达个体内部状态的信号物质的存在的规则。